Mesin jet

Sebuah mesin turbofan Pratt and Whitney untuk pesawat F-15 Eagle sedang dites di Pangkalan Udara Robins, Georgia, AS. Terowongan di belakang mesin meredam suara dan membuang buangan. Kerangkeng di depan mesin (kiri foto) mencegah barang kecil- atau manusia- terhisap ke dalam mesin disebabkan oleh jumlah volume udara yang besar yang masuk ke dalam inlet.

Mesin jet adalah sebuah jenis mesin pembakaran dalam menghirup udara yang sering digunakan dalam pesawat. Prinsip seluruh mesin jet pada dasarnya sama; mereka mempercepat massa (udara dan hasil pembakaran) ke satu arah dan dari hukum gerak Newton ketiga mesin akan mengalami dorongan ke arah yang berlawanan. Yang termasuk mesin jet antara lain turbojet, turbofan, rocket, ramjet, dan pump-jet.
Mesin ini menghirup udara dari depan dan mengkompresinya. Udara digabungkan dengan bahan bakar, dan dibakar. Pembakaran menambah banyak peningkatan energi dari gas yang kemudian dibuang ke belakang mesin. Proses ini mirip dengan siklus empat-gerak, dengan induksi, kompresi, penyalaan, dan pembuangan terjadi secara berkelanjutan. Mesin menghasilkan dorongan karena percepatan udara yang melaluinya; gaya yang sama dan berlawanan yang dihasilkan adalah dorongan bagi mesin.
Mesin jet mengambil massa udara yang relatif sedikit dan mempercepatnya dengan jumlah yang besar, di mana sebuah pendorong mengambil massa udara secara besar dan mempercepatnya dalam jumlah kecil. Pembuangan kecepatan tinggi dari mesin jet membuatnya efisien pada kecepatan tinggi (terutama kecepatan supersonik) dan ketinggian tinggi. Pada pesawat pelan dan yang membutuhkan jarak terbang pendek, pendorong yang menggunakan turbin gas, yang umumnya dikenal sebagai turboprop, lebih umum dan lebih efisien. Pesawat sangat kecil biasanya menggunakan mesin piston untuk menjalankan pendorong tetap turboprop kecil semakin lama semakin kecil dengan berkembangnya teknologi teknik.
Efisiensi pembakaran sebuah mesin jet, seperti mesin pembakaran dalam lainnya, dipengaruhi besar oleh rasio volume udara yang dikompresi dengan volume pembuangan. Dalam mesin turbin kompresi udara dan bentuk "duct" yang melewati ruang pembakaran mencegah aliran balik dari situ dan membuat pembakaran berkelanjutan dimungkinkan dan proses pendorongan.
Mesin turbojet modern modular dalam konsep dan rancangan. Inti penghasilan-tenaga utama, sama dalam seluruh mesin jet, disebut sebagai generator gas. Dan juga modul tambahan lainnya seperti gearset pengurang dorongan (turboprop/turboshaft), kipas lewat, dan "afterburner". Jenis alat tambahan dipasang berdasarkan penggunaan pesawat.

Sejarah pengembangan mesin jet

Mesin jet sebenarnya diawali ketika seorang insinyur Perancis, Rene Lorin pertama kali mengajukan paten bagi mesin propulsi jetnya pada tahun 1913. Mesin yang dipatenkan adalah mesin athodyd (aero-thermodynamic-duct) yang tidak memiliki bagian berputar atau lebih populer dengan sebutan mesin pulse jet. Mesin tipe inilah yang kemudian dikembang dan dijadikan mesin tenaga utama pendorong bom terbang Jerman, V-1 yang dipakai untuk mengebom Inggris.
Sayangnya konsep mesin Lorin kurang cocok bagi pesawat berpropulsi jet karena tidak efisien dalam kecepatan rendah. Sementara pada zaman Lorin, belum memungkinkan membuat mesin semacam itu. Lagipula, belum diperkenalkan bahan tahan panas yang dibuat dan dikembangkan. Mesin type Lorin ini memiliki konsep yang serupa dengan mesin ramjet yang kemudian diperkenalkan.
Selanjutnya, seorang perwira Angkatan Udara Kerajaan Inggris (Royal Air Force/RAF), Frank Whittle kemudian seorang mahasiswa aerodinamika Universitas Gottingen, Hans von Ohain (Jerman) serta insinyur Italia, Secondo Campini mengembangkan mesin jet yang kemudian prinsip dan konsepnya dikenal pada masa-masa sekarang yakni menggunakan komponen-komponen berputar seperti kompresor dan turbin.
Sejarah mencatat bahwa Frank Whittle mengajukan paten pada tahun 1930 namun awalnya kurang mendapat perhatian dari Kementerian Udara Inggris. Akibatnya, penemuan Whittle tidak menjadi rahasia militer dan detaik konsep mesin jetnya bocor serta dimuat di berbagai jurnal ilmiah dan teknologi 1,5 tahun kemudian. Namun atas jasa mantan rekannya di RAFserta pembiayaan untuk pengembangan dari O.T. Falk & Partners Ltd. maka Whittle membentuk perusahaan Power Jets yang akhirnya berhasil mengembangkan mesin jet dan mendapat kontrak di Angkatan Udara Inggris. Mesinnya berupa type W-1X yang kemudian ditahun 1942 diminta lisensinya oleh Amerika Serikat.
Mesin type W-1X inilah diujicoba pertama kali pada bulan Desember 1940 kemudian dimodifikasi dan dinyatakan layak untuk digunakan sebagai tenaga dalam pesawat udara. Pesawat bermesin jet Inggris pertama kali diterbangkan oleh pilot uji Gerry Sayer pada tanggal 15 Mei 1941 dengan pesawat Gloster E.28/39.
Secondo Campini dari Italia membuat mesin jet pada tahun 1933 dan bergabung dengan perancang pesawat Giavasi Caproni membuat pesawat CC-2 bermesin jet yang terbang perdana pada tanggal 27 Agustus 1940. Media massa Italia mencatatnya sebagai pesawat terbang jet pertama di dunia.
Hans von Ohain mendaftarkan paten rancangan mesin jetnya pada tahun 1935. Meski kemudian mesinnya dianggap serupa dengan konsep Whittle, namun terdapat banyak detil perbedaan dalam mesin rancangannya. Kemudian salah seorang profesornya yang kenal Ernst Heinkel, pemilik perusahaan industri pesawat Heinkel meminta agar Hans von Ohain dilibatkan dalam proyek membuat mesin pesawat. Pada bulan Maret 1937, sebuah mesin berdaya dorong 550 pon berhasil dibuatnya, kemudian mesin berdaya dorong 1.980 pon yang kemudian dianggap kurang berhasil serta mesin berdaya dorong 1.100 pon yang penuh modifikasi yang kemudian dibuat untuk pesawat Heinkel He. 178 yakni mesin turbojet HeS-3b. Pada tanggal 27 Agustus 1939, pesawat Heinkel He-178 kemudian sukses melakukan terbang perdananya di landasan Marienehe dengan pilot uji Luftwaffe (AU Jerman), Eric Warsitz. Pengembangan mesin dan pesawat jet yang pertama di dunia ini dirahasiakan oleh Nazi guna kepentingan militernya. Lima hari kemudian pada tanggal 1 September 1939, tentara Hitler menyerang Polandia yang menjadi awal Perang Dunia II. Kerahasiaan inilah yang membuat pandangan umum di dunia bahwa Italia dan Inggris sebagai perintis dalam teknologi mesin jet.
Di Asia, Jepang mulai melirik mesin jet untuk kepentingan penerbangan terutama militernya pada tahun 1937 saat Jepang membeli mesin Brown-Boveri yang dilengkapi turbocharger dari Swiss. Dari dasar inilah, tidak mengeherankan setelah mendapatkan dari sekutunya, Jerman berupa rancangan pesawat tempur Messerschmicht Me-262, Jepang mengembangkan mesin jet Ne-20 untuk mentenagai pesawat jet tempur pertamanya Kikka, yang mirip dengan jet tempur Jerman tersebut.
Sementara Rusia/Uni Soviet disebut-sebut mendapatkan teknologi mesin jet setelah pesawat tempur jet Jerman jatuh ketangannya, serta bantuan dari Inggris berupa mesin jet Rolls-Royce Nene. Mesin inilah yang dikembangkan Uni Soviet yang kemudian digunakan dalam pesawat tempur jet MiG-15 Fagot yang dipakai dalam Perang Korea yang berkemampuan cukup mematikan.
Amerika Serikat mendapatkan paten/lisensi mesin jet dari Inggris rancangan Frank Whittle, W-1X. Hal ini tidak terlepas dari peran Mayor Jenderal H.H. Arnold, Deputy Chief-of-Staff for Air yang dikemudian memegang pimpinan US Army Air Forces dalam Perang Dunia II, juga dikenal sebagai Bapak dari United States Air Force (USAF) yang saat itu diundang oleh Kementrian Udara Inggris dalam penerbangan perdana pesawat mesin jet-nya. Jendral Arnold kemudian mendesak pemerintah segera mempercepat Amerika Serikat untuk memasuka abad jet, tanpa ragu kemudian ia menunjuk pabrik General Elecric (GE) untuk melakukan riset teknologinya, mengingat GE dalam riset teknologi turbin dan pengalaman pada 1917-1941 dengan turbo-supercharger. Sementara pabrik mesin lainnya, Pratt & Whitney] dan Wright tatakala itu sudah terlalu padat dengan kontrak militer sehingga tidak dilibatkan. Program ini sangat rahasia dan bahkan rancangan dokumen tersebut diserahkan Arnold kepada Wakil Presiden GE, R.C. Muir dalam suatu rapat rahasia.
Berdasarkan rancangan mesin type W-1X inilah, AS mengembangkan mesin Type I-A yang disebut dengan sebutan kamuflase Type I (eye) supercharger components. Semua orang di GE hanya mengetahui pabriknya sedang membuat turbosupercharger raksasa yang lebih kuat. Mesin jet pertama Amerika ini diujicoba pertama kali pada 18 Maret 1942 namun mengecewakan. GE kemudian mengadakan perbaikan dan modifikasi sehingga sebulan kemudian, 1 April 1942, mesin ini diujicoba dengan memuaskan.
Kerahasiaan proyek Type I-A menyentuh Frank Whittle yang kemudian tiba di Amerika Serikat pada Juni 1942 guna memberi nasehat dan saran sebelum mesin dipasang pada pesawat jet pertama AS, Bell XP-49A. Pesawat ini kemudian diujiterbangkan pertama kali pada tanggal 2 Oktober 1942 diatas Muroc Dry Lake, California yang kemudian dikenal sebagai Edwards Air Force Base. Namun karena proyek ini adalah proyek rahasia, pesawat Bell XP-59A ini kemudian diberi propeler atau baling-baling tipuan (dummy) pada hidung pesawat sehingga banyak yang menyangka pesawat ini adalah pesawat bermesin tunggal konvensional.